第六章电液比例阀及比例控制回路(2015)详解

国内外主要电液比例插装阀产品现状分析

中国地质大学研究生课程论文课程名称电液伺服控制技术教师姓名研究生姓名研究生学号研究生专业机械工程所在院系机械与电子信息学院类别: 硕士日期:

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国内外主要电液比例插装阀产品现状分析摘要：电液比例插装阀是电液比例技术、插装阀技术、传感技术、测试技术、微电子技术、精密加工技术等高度融合的高科技产品。本文主要对电液比例插装阀的工作原理和分类进行了概述，并对国内外相关公司及产品进行介绍、对比分析，最后对对电液比例控制技术的未来的发展趋势进行了分析和展望。关键词：电液比例插装阀；分类；产品现状；电液比例控制技术；发展趋势 Major domestic and foreign electro-hydraulic proportional valves Cartridge Situation Analysis Abstract: Electro-hydraulic proportional cartridge valves are electro-hydraulic proportional technology, cartridge valve technology, sensor technology, test technology, microelectronics, precision machining technology, high degree of integration of high-tech products. This article mainly discusses the working principle of electrohydraulic proportional cartridge valve and classification were summarized, and the related companies and products both at home and abroad is introduced, and comparison analysis. Keyword: Electro-hydraulic proportional cartridge valves; classify; products present situation; electricity liquid proportion controlling technology; development tendency. 1 概述电液比例插装阀是电液比例技术、插装阀技术、传感技术、测试技术、微电子技术、精密加工技术等高度融合的高科技产品，能方便地和微机控制系统相结合，连续、成比例地调节受控腔的压力、速度、流量等，有效地改善系统稳态控制精度和动态品质。比例控制和插装技术相结合符合模块化、集成化和可配阻等液压发展趋势。电液比例插装阀属于电液比例阀中的一大类，其阀内比例电磁铁根据输入的电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例的压力、流量输出的元件。它是以传统的工业用液压控制阀为基础，采用电──机械转换装置，将电信号转换为位移信号，按输人电信号指令连续、成比例地控制液压系统的压力、流量或方向等参数。[1] 插装式比例阀就是根据机电装备发展需要而研发的新型液压元件，它将电的快速性、灵活性等优点与液压传动力量大的优点结合起来，因此其具备响应快、密封性好、小型化、耐高压和使用寿命长等优点，并减少了元件的使用量，并能防止压力或速度变换时的冲击现象。比例阀与伺服控制系统中的伺服阀相比，在某些方而还有一定的性能差距，但它显著的优点是抗污染能力强，大大地减少了因污染所造成的工作故障，提高了液压系统的工作稳定性和可靠性。另一方面比例阀的成本比伺服阀低，结构也简单，己在许多场合获得广泛应用。比例阀相对伺服阀和开关阀的主要性能比较如表1所示。[2] 表 1 三种阀类主要性能比较

电液比例阀工作原理 (2)

电液比例阀就是阀内比例电磁铁输入电压信号产生相应动作,使工作阀阀芯产生位移,阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例压力、流量输出元件。阀芯位移也可以以机械、液压或电形式进行反馈。电液比例阀具有形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点,应用领域日益拓宽。近年研发生产插装式比例阀与比例多路阀充分考虑到工程机械使用特点,具有先导控制、负载传感与压力补偿等功能。它出现对移动式液压机械整体技术水平提升具有重要意义。特别就是电控先导操作、无线遥控与有线遥控操作等方面展现了其良好应用前景。 2 工程机械电液比例阀种类与形式电液比例阀包括比例流量阀、比例压力阀、比例换向阀。工程机械液压操作特点,以结构形式划分电液比例阀主要有两类:一类就是螺旋插装式比例阀(screwin cartridge proportional valve),另一类就是滑阀式比例阀(spool proportional valve)。螺旋插装式比例阀就是螺纹将电磁比例插装件固定油路集成块上元件,螺旋插装阀具有应用灵活、节省管路与成本低廉等特点,近年来工程机械上应用越来越广泛。常用螺旋插装式比例阀有二通、三通、四通与多通等形式,二通式比例阀主比例节流阀,它常它元件一起构成复合阀,对流量、压力进行控制;三通式比例阀主比例减压阀,也就是移动式机械液压系统中应用较多比例阀,它主对液动操作多路阀先导油路进行操作。利用三通式比例减压阀可以代替传统手动减压式先导阀,它比手动先导阀具有更多灵活性与更高控制精度。可以制成如图1所示比例伺服控制手动多路阀,不同输入信号,减压阀使输出活塞具有不同压力或流量进而实现对多路阀阀芯位移进行比例控制。四通或多通螺旋插装式比例阀可以对工作装置实现单独控制。滑阀式比例阀又称分配阀,就是移动式机械液压系统最基本元件之一,就是能实现方向与流量调节复合阀。电液滑阀式比例多路阀就是比较理想电液转换控制元件,它保留了手动多路阀基本功能,还增加了位置电反馈比例伺服操作与负载传感等先进控制手段。它就是工程机械分配阀更新换代产品。出于制造成本考虑与工程机械控制精度要求不高特点,一般比例多路阀内不配置位移感应传感器,具有电子检测与纠错功能。,阀芯位移量容易受负载变化引起压力波动影响,操作过程中要靠视觉观察来保证作业完成。电控、遥控操作时更应注意外界干涉影响。近来,电子技术发展,人们越来越多采用内装差动变压器(ＬＤＶＴ)等位移传感器构成阀芯位置移动检测,实现阀芯位移闭环控制。这种由电磁比例阀、位置反馈传感器、驱动放大器与其它电子电路组成高度集成比例阀,具有一定校正功能,可以有效克服一般比例阀缺点,使控制精度到较大提高。 3 电液比例多路阀负载传感与压力补偿技术节约能量、降低油温与提高控制精度,同时也使同步动作几个执行元件运动时互不干扰,现较先进工程机械都采用了负载传感与压力补偿技术。负载传感与压力补偿就是一个很相似概念,都就是利用负载变化引起压力变化去调节泵或阀压力与流量以适应系统工作需求。负载传感对定量泵系统来讲就是将负载压力负载感应油路引至远程调压溢流阀上,当负载较小时,溢流阀调定压力也较小;负载较大,调定压力也较大,但也始终存一定溢流损失。变量泵系统就是将负载传感油路引入到泵变量机构,使泵输出压力随负载压力升高而升高(始终为较小固定压差),使泵输出流量与系统实际需要流量相等,无溢流损失,实现了节能。压力补偿就是提高阀控制性能而采取一种保证措施。将阀口后负载压力引入

电液比例阀工作原理

电液比例阀工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

电液比例阀是阀内比例电磁铁输入电压信号产生相应动作，使工作阀阀芯产生位移，阀口尺寸发生改变并以此完成与输入电压成比例压力、流量输出元件。阀芯位移也可以以机械、液压或电形式进行反馈。电液比例阀具有形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点，应用领域日益拓宽。近年研发生产插装式比例阀和比例多路阀充分考虑到工程机械使用特点，具有先导控制、负载传感和压力补偿等功能。它出现对移动式液压机械整体技术水平提升具有重要意义。特别是电控先导操作、无线遥控和有线遥控操作等方面展现了其良好应用前景。 2 工程机械电液比例阀种类和形式电液比例阀包括比例流量阀、比例压力阀、比例换向阀。工程机械液压操作特点，以结构形式划分电液比例阀主要有两类：一类是螺旋插装式比例阀（screwin cartridge proportional valve），另一类是滑阀式比例阀（spool proportional valve）。螺旋插装式比例阀是螺纹将电磁比例插装件固定油路集成块上元件，螺旋插装阀具有应用灵活、节省管路和成本低廉等特点，近年来工程机械上应用越来越广泛。常用螺旋插装式比例阀有二通、三通、四通和多通等形式，二通式比例阀主比例节流阀，它常它元件一起构成复合阀，对流量、压力进行控制；三通式比例阀主比例减压阀，也是移动式机械液压系统中应用较多比例阀，它主对液动操作多路阀先导油路进行操作。利用三通式比例减压阀可以代替传统手动减压式先导阀，它比手动先导阀具有更多灵活性和更高控制精度。可以制成如图1所示比例伺服控制手动多路阀，不同输入信号，减压阀使输出活塞具有不同压力或流量进而实现对多路阀阀芯位移进行比例控制。四通或多通螺旋插装式比例阀可以对工作装置实现单独控制。滑阀式比例阀又称分配阀，是移动式机械液压系统最基本元件之一，是能实现方向与流量调节复合阀。电液滑阀式比例多路阀是比较理想电液转换控制元件，它保留了手动多路阀基本功能，还增加了位置电反馈比例伺服操作和负载传感等先进控制手段。它是工程机械分配阀更新换代产品。出于制造成本考虑和工程机械控制精度要求不高特点，一般比例多路阀内不配置位移感应传感器，具有电子检测和纠错功能。，阀芯位移量容易受负载变化引起压力波动影响，操作过程中要靠视觉观察来保证作业完成。电控、遥控操作时更应注意外界干涉影响。近来，电子技术发展，人们越来越多采用内装差动变压器（ＬＤＶＴ）等位移传感器构成阀芯位置移动检测，实现阀芯位移闭环控制。这种由电磁比例阀、位置反馈传感器、驱动放大器和其它电子电路组成高度集成比例阀，具有一定校正功能，可以有效克服一般比例阀缺点，使控制精度到较大提高。 3 电液比例多路阀负载传感与压力补偿技术

电液比例阀设计

本科毕业设计（论文）通过答辩带位移电反馈的二级电液比例节流阀设计摘要：电液比例技术发展迅猛，以其控制精度较高、结构简单、成本合理等优点在工业生产中获得了越来越来广泛的应用，它的发展程度也可从一个侧面反映一个国家液压工业技术水平，因而日益受到各国工业界的重视。本设计的课题是电液比例阀中的一类——二级电液比例节流阀。在对该阀各部分的结构、原理及性能参数进行详细分析的基础上，完成了功率级为二通插装阀，先导级为电液比例三通减压溢流阀，通径为32mm，最大流量为480L/min，进油口额定工作压力为31.5MPa，出油口额定工作压力为30.5MPa的电液比例节流阀的结构设计与参数设计。关键词：电液比例节流阀；插装阀；比例电磁铁

1 The design of two stage electro-hydraulic proportional throttle valve with displacement electricity feedback Majority:Machine Design ＆Manufacturing and Automation Abstrac t: The technology of electro-hydraulic proportional develops swiftly and violently, it has more and more come the widespread application in the industrial production by its precision control, the simply structure, the reasonable cost and so on, its degree of development also might reflect a national hydraulic pressure industrial technology level from a side, so this technology received more and more value by the various countries' industrial field. The topic of this graduation project is precisely one kind of electro-hydraulic proportional valve----two stage electro-hydraulic proportional throttle valve. This design will first carry on detailed analysis to the structure, principle and function parameter of various part of this kind of valve, then complete the structural design and the parameter design of the two stage electro-hydraulic proportional throttle valve ,this valve's main stage is cartridge valve ,its forerunner stage is three contacts reduced pressure overflow valve .This valve's rectum is 32mm,and its max regulated flow is 480L/min,the oil input port fixed working pressure is 31.5MPa, the output port fixed working pressure is 30.5MPa. Keyword: Electro-hydraulic proportional throttle valve; Cartridge valves; Proportion electro-magnet ratio electromagnet

电液比例阀

3.2.1直动式比例溢流阀直动式比例溢流阀的工作原理及结构见图3-2,。这是一种带位置电反馈的双弹簧结构的直动式溢流阀。它于手调式直动溢流阀的功能完全一样。其主要区别是用比例电磁铁取代了手动弹簧力调节组件。如图3-2a所示，它主要包括阀体6，带位置传感器1、比例电磁铁2、阀座7、阀芯5及调压弹簧4等主要零件。当电信号输入时，电磁铁产生相应的电磁力，通过弹簧座3加在调压弹簧4和阀芯上，并对弹簧预压缩。此预压缩量决定了溢流压力。而压缩量正比输入电信号，所以溢流压力也正比于输入电信号，实现对压力的比例控制。弹簧座德实际位置由差动变压器式位移传感器1检测，实际值被反馈到输入端与输入值进行比较，当出现误差就由电控制器产生信号加以纠正。由图3-2b所示的结构框图可见，利用这种原理，可排除电磁铁摩擦的影响，从而较少迟滞和提高重复精度等因素会影响调压精度。显然这是一种属于间接检测的反馈方式。 a b 图3-2 带位置电反馈的直动式溢流阀 a)工作原理及结构b）结构框图 1—位移传感器2—比例电磁铁3—弹簧座4—调压弹簧 5—阀芯6—阀体7—阀座8—调零螺钉普通溢流阀可以靠不同刚度的调压弹簧来改变压力等级，而比例溢流阀却不能。由于比例电磁铁的推力是一定的，所以不同的等级要靠改变阀座的孔径来获得。这就使得不同压力等级时，其允许的最大溢流量也不相同。根据压力等级不同，最大过流量为2～10L/min。阀的最大设定压力就是阀的额定工作压力，而设定最低压力与溢流量有关。这种直动式的溢流阀除在小流量场合下单独作用，作为调节元件外，更多的是作为先导式溢流阀或减压阀的先

导阀用。另外，位于阀底部德调节螺钉8，可在一定范围内，调节溢流阀的工作零位。 3.2.2先导式比例溢流阀 1.结构及工作原理图3-3所示为一种先导式比例溢流阀的结构图。它的上部位先导级6，是一个直动式比例溢流阀。下部为主阀级11，中部带有一个手调限压阀10，用于防止系统过载。当比例电磁铁9通有输入信号电流时，它施加一个直接作用在先导阀芯8上。先导压力油从内部先导油口（取下螺堵13）或从外部先导油口X处进入，经流道口和节流3后分成两股，一股经节流孔5作用在先导阀芯7上，另一股经节流孔4作用在阀芯撒谎女上部。只要A油口压的压力不足以使导阀打开，主阀芯的上下腔的压力就保持相等，从而主阀芯保持关闭状态。这是因为主阀芯上下有效面积相等，从而主阀芯保持关闭状态。这是因为主阀芯上下有效面积相等，而上面有一个软弹簧向下施加一个力，使阀芯关闭。当主阀芯是锥阀，它既小又轻，要求的行程也很小，所以这种阀的响应很快。阀套上有三个径向分布的油孔，当阀开启时使油流分散流走，大大减少噪声。节流孔4起动态压力发亏作用，提高阀芯的稳定性。图3-3 先导式比例溢流阀 1—先导油流道2—主阀弹簧 3.、4、5—节流口6—先导阀 7—外泄口8—先导阀芯9—比例电磁铁10—安全阀 11—主阀级12—主阀芯13—内部先导油口螺堵 A—进油口B—出油口X—外部先导油口Y—外部先导卸油口与传统的先导式溢流阀不同，比例溢流阀的压力等级的获得是靠改变先导阀的阀座孔径来实现的。这点与比例直动式溢流阀完全相同。较大的阀座孔径对应着较低的压力等级。小阀座孔径可获得较高的额定值。阀座的孔径通常由制造厂根据阀座的压力等级在制造时已经确定。

调节阀几种典型气路图

Accessory Schematics These drawings are helpful in determining what accessories are needed and their proper arrangement for a particular application. The following engineering schematics are used by Valtek when attaching accessories to control valves. Standard Positioner Control Air Filter Schematic 19-1A: Positioner Signal-to-open, Fail-closed Air Filter Schematic 19-1B: Positioner Signal-to-close, Fail-open 19-11

19-12 Supply EB P A B Supply EB P A B Air Filter Air Filter Schematic 19-2B: Four-way Solenoid, De-energize-to-open, Fail-open Schematic 19-2A: Four-way Solenoid, De-energize-to-close, Fail-closed ASCO 8345 - Typ ASCO 8345 - Typ Solenoid Operated On-Off EA EA

19-13 Schematic 19-3A: Signal-to-open, Fail-closed, I/P 2000 SOV Signal Interrupt, De-energize-to-close De-energizing solenoid valve interrupts the signal to the positioner and drives the actuator to the low signal position. This is dependent on the proper functioning of the positioner and the integrity of the feedback linkage. Schematic 19-3B: Signal-to-close, Fail-open, I/P 2000-SOV Signal Interrupt, De-energize-to-open Supply Supply

详细讲解流量控制阀

流量控制阀流量控制阀是通过改变节流口通流断面的大小，以改变局部阻力，从而实现对流量的控制。流量控制阀有节流阀、调速阀和分流集流阀等。节流阀 1-阀体2-阀心3-调节螺钉4-阀套5-阀心上的螺旋断面6-阀口阀套上的窗口W与阀心上的螺旋曲线S之间的相对运动，形成了可变通流断面面积，实现了对流量的控制。改变节流口通流断面的大小，在一定的压差下，可以控制节流阀的流量。图形符号：常见的几种节流口形式：针式节流口、三角槽式节流口、转槽式节流口流量特性：节流阀的节流口一定时，其流量随压差的增加而增大。节流口小到一定值时流量不稳定，出现时断时续现象，称为节流口堵塞（一般0.05L/min）。不出现堵塞的最小流量叫最小稳定流量。温度变化引起流体粘度变化使流量不稳定（可采用温度补偿装置加以补偿）。调速阀调速阀是具有恒流量功能的阀类，利用它能使执行元件匀速运动。

1-减压阀部分 2-减压口 3-行程限位装置 4-节流阀部分 5-节流口调速阀由两部分组成，一是节流阀部分，二是定差减压阀部分，两部分串联而成。图形符号：工作原理：将节流阀前后压力p2和p3分别引到定压减压阀阀心下、上两端。当负载压力p3增大即调速阀压差变小时，作用在定差减压阀心的力使阀心下移。减压口增大，压降减少，使p2也增大，从而使节流阀压差△p=p2-p3保持不变；反之亦然，这样就使调速阀的流量不受其压差变化的影响，而保持恒定。详细原理说明原理说明：通过阀的流量，不随阀前后的压差ΔP(Δ P = P 1-P3) 而变，而节流阀就无恒流功能。比较下列曲线可见两者的区别。调速阀可理解为两个串联节流口组成，Ⅰ为固定节流，Ⅱ为可变节流口。执行元件工作时，流量Q稳定流过。外负载F若减小，两个串联节流口的流量Q将会增大。这时如果能够及时且自动地减小节流口Ⅱ的开度，使流量重回到原来的稳定值Q。要做到这些就必需自动地保持（P2-P3）不变。 Ⅰ节流口用节流阀，Ⅱ节流口用定差减压阀，它可保证节流阀前后压差（P2-P3）不变，因此可实现恒流。改变节流阀的开度，也就能重新调定调速阀的另一恒流量。流量特性：

电液比例阀工作原理

压力控制回路教学设计

学校任课教师授课章节名称压力控制回路授课时间长度 2课时所用教材许福玲、陈尧明主编《液压与气压传动》机械工业出版社（第3版）任务和总的目标1掌握基本压力控制回路 2能分析压力控制回路 3培养学生的创新意识 4培养学生分析解决问题的能力学生特征本节是在学生已学习液压泵、液压缸、液压控制元件基础上，进一步学习液压基本回路中的压力控制回路的核心元件、压力控制回路的作用、种类和分析压力控制回路。学科内容《液压与气压传动》由液压传动和气压传动两部分组成。第一部分液压流体力学基础知识，液压泵、液压马达与液压缸、液压控制阀、液压辅件、液压基本回路、典型液压系统；第二部分气压传动，主要讲述气压传动基础知识、气动回路、气动逻辑系统设计和气压传动系统实例。各篇内容前后相互照应，同时又有一定的独立性。《液压与气压传动》兼顾了液压和气压传动元件，回路的通用性和专业性，同时考虑了液压与气压传动技术的传统体系和发展趋势，增加了对液压与气压传动行业一些较新技术成果的介绍，特别注意传授知识与培养能力之间关系的并重。本节主要介绍压力控制回路的回路分析。学习目标1、了解基本回路的组成 2、掌握压力控制回路的作用、种类 3、掌握常见压力控制回路的核心元件以及各元件的作用

内容和任务分析课题内容：压力控制回路的功用是使系统保持在某一规定的压力范围内。常用的有调压回路、减压回路、卸荷回路、平衡回路、保压回路。任何液压系统都是由一些基本回路组成。所谓液压基本回路是指能实现某种规定功能的液压元件的组合。压力控制回路是利用压力控制阀来控制整个液压系统或局部油路的压力，达到调压、卸载、减压、增压、平衡、保压、泄压等目的，以满足执行元件对力或力矩的要求。任务分析：本节主要介绍常用压力控制回路中的调压回路、减压回路、卸荷回路、平衡回路、保压回路，进行压力控制回路的分析，要求学生掌握基本压力控制回路，并培养学生分析问题、解决问题的能力和创新意识。教学重点1掌握基本压力控制回路2能分析压力控制回路教学难点1分析压力控制回路 2掌握基本压力控制回路教学方法分析1.讨论法 2.讲授法教学方式：讲授□√探究□问答□实验□演示□练习□其他□√ 教学手段分析板书多媒体教学手段：板书□√多媒体□√模型□实物□标本□挂图□音像□其他□ 过程设计引导 5分钟；授新课内容 30分钟；讨论与提问5分钟；总结与布置作业 5分钟授课类型理论课□√讨论课□实验课□练习课□其他□预测基本回路的组成比较简单，可以做简单介绍。而回路的作用以及元件在回路中的作用是本节的重难点，需要重点介绍，力求学生掌握. 教学活动进行介绍常用压力控制回路中的调压回路、减压回路、卸荷回路、平衡回路、保压回路，重点讲解回路的作用以及元件在回路中的作用辅助性服务（布置作业）课本p283 6-4 6-7

比例调节气动阀结构与静力分析

文章编号:100225855(2007)0420022202 作者简介:吴健(1976-),河南省鹿邑县人,讲师,主要从事过程装备与控制技术的教学与研究工作。比例调节气动阀结构与静力分析吴健,肖俊建 (浙江工业大学浙西分校,浙江衢州324006) 摘要　分析了新型比例调节气动阀的结构以及工作原理,并对该阀进行了静力分析,通过给定的参数,计算并绘制出了该阀的调节特性曲线,指出了该阀的应用场合以及现实意义。关键词　比例阀;静力分析;调节特性曲线中图分类号:TH 134 文献标识码:A Structure and static force analysis of ne w type proportionalregulated pneumatic valve WU Jian ,XIAO J un 2jian (West Branch of Zhejiang University of Technology ,Quzhou 324006,China ) Abstract :Analyzed the structure and operational principle of the new type proportional regulated pneumatic valve ,and analyzed its static force.Under given conditions ,calculated and draw an ad 2justment curve of the the valve.Pointed out application and operation significance of the valve.K ey w ords :proportional valve ;static force analysis ;adjustment curve 1　概述常规比例压力控制阀(溢流阀或减压阀)的输出压力均随输入压力的增大而升高。本文所介绍的新型比例调节气动阀同时具有正比例调节和反比例调节(输出压力随着输入压力的增大而降低)两种功能。常规减压阀无论是直动式、先导式或二通型、三通型,在输入弹簧力或电磁力为零时,连接一次进口压力与二次出口压力之间的可变节流口通流面积均为最小,即为“常闭”状态,因而此时输出压力最低。而新型比例调节气动阀在输入压力为零时,连接一、二次压力的可变节流口通流面积最大,即为“常开”状态,因而此时输出压力最高。当进口压力增加到一定值时,可变节流口通流面积则变成最小为零。目前该阀最具前景的应用场合是空气压缩机行业,通过反比例阀的控制作用使得压缩机的外部用气量与压缩机的进气量保持一致。2　工作原理比例调节气动阀(图1)的进口压力P 1比较小时,垫片将不会顶起,小锥形阀瓣处于全开状态,此时,出气口压力P 2随进气口P 1增大而增大,起到正比例调节的作用。当进气口压力P 1增加到一定值时,垫片在进气口压力P 1、大弹簧的作用力W 1、复位小弹簧的作用力W 2以及出气口压力P 2的作用下而左移,同时,小锥形阀瓣也将左移,致使节流孔的通流面积减小,从而使出气口压力P 2随进气口压力P 1的增大而减小,起到反比例调节的作用。 11阀体　21带阻尼孔螺钉　31螺塞　41可调旋钮51上弹簧座　61大弹簧　71下弹簧座　81活塞　91垫片101小阀瓣(锥形)　111复位小弹簧　121微调旋钮图1　比例调节气动阀当进气口压力P 1达到设定最大值时,垫片和复位小弹簧左移到最大值,小锥形阀瓣将出气口完全堵塞,即节流孔通流面积为零,气体只能从旁边的 — 22— 阀门 2007年第4期

关于Parker公司TEA型电液比例节流阀在压铸机的使用

关于TEA系列电液比例节流阀的使用一、技术背景目前国内压铸机的压射控制系统广泛使用了Parker公司TEA系列电液比例节流阀，其液压原理图均采用了Parker公司的产品样本说明书第5-19页（样本号HY11-2500/CH）推荐的液压回路图，电液比例节流阀被设置在蓄能器出油口和压射缸无杆腔进油口之间，属于进油节流调速回路，如图1所示。图1 压射缸在执行快速前进（快速压射）时，指令信号把比例节流阀（快压射阀）打开，蓄能器提供的压力油源，经比例节流阀进入压射缸无杆腔，推动压射活塞快速前进。快压射速度主要由蓄能器压力、比例节流阀的开口度和负载大小决定。通常，改变比例节流阀的指令信号的大小，可实现调节比例节流阀的开口大小，达到调节压射速度的目的。二、阀的工作原理简介 Parker公司的TEA系列电液比例节流阀的结构原理如图2所示，它采用三级放大的位移-力反馈结构，以及主阀采用二通插装阀，先导级采用由高响应的比例电磁铁驱动的三位四通阀，先导阀芯通过反馈弹簧作用在一个伺服活塞杆（放大级）上，活塞杆的另一端作用在主阀芯（主级）上，此外，在先导回路上集成了一只两位四通换向阀，这是为了满足蓄能器放油回路的安全规范要求，起安全保护作用，故该两位四通换向阀也称使能阀。所述电液比例阀工作时有三种状态：1、开启状态；2、关闭状态；3、失能状态。以下分别叙述。

图2 开启状态：在两位四通换向阀电磁铁得电（使能状态），两位四通阀处于截止位，当三位四通阀的比例电磁铁输入一个足够大（＞30%标准电流）的电信号时，首先先导阀芯在电磁力作用下迅速向下移动，使三位四通阀处于上方位导通状态，X口的控制压力油经先导换向阀进入2腔，而1腔中的油液则经先导阀回到泄油口Y。由于2腔压力增大，1腔压力减小，伺服活塞在油液压力的作用下向上移动，压缩反馈弹簧，直到弹簧压缩产生的弹力与比例阀电磁铁的电磁推力相等时，先导阀芯在反馈弹簧的作用下行至零位（中位）。此时，伺服活塞杆向上移动的位移与弹簧的压缩变化量相等，伺服活塞杆在此位置停留和静止。由于伺服活塞杆向上移动，C腔到A口的油路被打开，在固定液阻R 的阻尼作用下，从B口进入C腔的油液流量小于从C腔流向A口的流量，C腔油压迅速降低，主阀芯在B口油压作用下向上移动，主阀芯打开。主阀芯向上移动，跟踪伺服活塞杆下端，直到将A口与C腔的油路接近关闭。活塞杆下端和主阀芯的先导阀座口之间（即主阀芯的C腔与A口之间）的油口实际上构成了一个可变液阻R1，它与固定液阻R构成一个B型先导液压半桥，见半桥示意图3。当可变液阻R1变化到一个合适的值时，作用在主阀芯上C腔压力P3、油口B压力P1和油口A压力P2的合作用力达到平衡，流入固定液阻R的流量和流出可变液阻R1流量也平衡，主阀芯在此平衡位置

阀对流量的控制可以分为两种

阀对流量的控制可以分为两种：一种是开关控制：要么全开、要么全关，流量要么最大、要么最小，没有中间状态，如普通的电磁直通阀、电磁换向阀、电液换向阀。另一种是连续控制：阀口可以根据需要打开任意一个开度，由此控制通过流量的大小，这类阀有手动控制的，如节流阀，也有电控的，如比例阀、伺服阀。所以使用比例阀或伺服阀的目的就是：以电控方式实现对流量的节流控制（当然经过结构上的改动也可实现压力控制等），既然是节流控制，就必然有能量损失，伺服阀和其它阀不同的是，它的能量损失更大一些，因为它需要一定的流量来维持前置级控制油路的工作。编辑本段滑阀结构伺服阀的主阀一般来说和换向阀一样是滑阀结构，只不过阀芯的换向不是靠电磁铁来推动，而是靠前置级阀输出的液压力来推动，这一点和电液换向阀比较相似，只不过电液换向阀的前置级阀是电磁换向阀，而伺服阀的前置级阀是动态特性比较好的喷嘴挡板阀或射流管阀。也就是说，伺服阀的主阀是靠前置级阀的输出压力来控制的，而前置级阀的压力则来自于伺服阀的入口p，假如p口

的压力不足，前置级阀就不能输出足够的压力来推动主阀芯动作。而我们知道，当负载为零的时候，如果四通滑阀完全打开，p口压力＝t口压力＋阀口压力损失（忽略油路上的其它压力损失），如果阀口压力损失很小，t口压力又为零，那么p 口的压力就不足以供给前置级阀来推动主阀芯，整个伺服阀就失效了。所以伺服阀的阀口做得偏小，即使在阀口全开的情况下，也要有一定的压力损失，来维持前置级阀的正常工作。伺服阀其实缺点极多：能耗浪费大、容易出故障、抗污染能力差、价格昂贵等等等等，好处只有一个：动态性能是所有液压阀中最高的。就凭着这一个优点，在很多对动态特性要求高的场合不得不使用伺服阀，如飞机火箭的舵机控制、汽轮机调速等等。动态要求低一点的，基本上都是比例阀的天下了。一般说来，好像伺服系统都是闭环控制，比例多用于开环控制；其次比例阀类型要多，有比例压力、流量控制阀等，控制比伺服要灵活一些。从他们内部结构看，伺服阀多是零遮盖，比例阀则有一定的死区，控制精度要低，响应要慢。但从发展趋势看，特别在比例方向流量控制阀和伺服阀方面，两者性能差别逐渐在缩小，另外比例阀的成本比伺服阀要低许多，抗污染能力也强！

电液比例技术复习题.docx

液压课程复习 1.比例阀、伺服比例阀、伺服阀的性能及应用特点；P2,P228 1?比例阀：其主要缺陷，由于比例阀不可避免的存在死区，因此它不能很好的用于位置、力控制闭环。但是能进行电控，能满足70%工业用户要求的动态响应特性，因此能得到广泛的使用。因此，比例阀一般多用于幵环控制，其控制较伺服阀要灵活，控制精度要低，频响较低，最高才几十赫兹。 2.伺服阀：伺服阀要求加工精度高，油液需要精过滤，因此价格比较昂贵，但是它的动态性能是所有液压阀中最高的，其阀口多为零遮盖的，且无零位死区，控制精度较高，频响较高。因此，伺服阀一般用于闭环系统，且工作在零位附近。 3伺服比例阀：伺服比例阀的性能介于伺服阀和比例阀之间，其最重要的特征之一是，阀口为零遮盖，无零位死区，解决了位置、压力等要求无零位死区的闭环控制系统中的应用。采用比例电磁铁作为电机械转换器，可用于各类闭环系统，频响较一般比例阀为高，可靠性比伺服阀高。 2.比例放大器的颤振、零位（死区）跳跃、缓冲功能及作用；P50 ,P45,P44 1.颤振：颤振信号是指叠加在直流控制信号中的高频（50-100HZ ）小振幅交流信号，用于减小摩擦力及磁滞所造成的滞环，并有利于消除卡涩现象。 2.零位（死区）跳跃：零位跳跃信号是由阶跃函数发生器发出的，该信号发出后经放大，可以给比例电磁铁一个阶跃电流，使比例阀阀芯迅速越过零位死区，即削弱或排除比例阀阀芯正遮盖的影响，适应零区控制特性的要求。死区补偿：输入电压大于+?0.1V时用补偿环节加大放大器输出（如1.3V ）将（+?20% 总位移）正遮盖（零位死区）的影响减少到最低程度。 3.缓冲：缓冲信号以一个设定值阶跃作为输入信号，斜坡信号发生器产生一个缓慢上升或者下降的输出信号，输出信号的变化速率可以通过电位器调节，以实现被控系统或运动速度等无冲击过渡，满足系统控制的缓冲要求。将设定值的阶跃输入转化成精确可控的斜坡输出，使压力变化或者加减速过程平缓，减少冲击。 3.比例放大器PWM的功率放大原理； P53,原理简图+文字说明 4.比例调速阀的组成及工作原理；P167,P178 比例调速阀由定压式减压阀和电液比例节流阀组成。工作原理：由定差减压阀对节流阀口前后的压力变化进行补偿，使节流阀口压差近似保持为定值，从而实现输入信号对流量的单调控制。比例调速阀的工作原理与一般的调速阀相似，调速阀进口压力p1由溢流阀调整，基本上保持恒定。调速阀的出口压力由活塞上的负载决定。所以当负载增大时，作用在减压阀芯左端的液压力增大，阀芯右移，减压口加大，压降减小，从而使节流阀的压差保持不变，反之亦然。这样就使通过调速阀的流量恒定不变,活塞运动的速度稳定，不受负载变化的影响。而比例电磁铁和放大器则可以调节流量，从而根据需要调节速度大小。 5.先导液压桥路（液压半桥）分析；Plll,P101 先导液压半桥多用于液压控制期间的先导控制油路，它是由液阻构成的无源网络，因此需要外部压力源供油。就半桥本身构成而言，可归纳为以下几点： 1.基本原则： 1.两个液阻中，至少有一个可变液阻。

比例调节阀工作原理

比例调节阀工作原理一、各个部件介绍：1 反馈杆1、1 连接销钉1、2 连接卡子2、1 喷嘴, 正作用（> >）2、2 喷嘴, 反作用（< >）3 膜片连杆（档板）4 测量弹簧5测量比较膜片6、1 量程调整螺钉6、2 零调整螺丝7 正反作用调整器8 比例/增益Xp9气源压力调整针阀10 气动放大器11 输出气量调整Q12电磁阀(可选件) 13 I/P转换器二、工作原理：输入控制电流信号的变化被I/P转换器按比例转换为气动控制信号Pe送给气动单元，作为控制给定值，来调整阀杆的行程。气动控制信号pe在测量比较膜片（5）上的作用力与范围弹簧（4）的力（阀位反馈力）相比较。如果输入控制信号引起气动控制信号pe变化或阀位引起反馈杆（1）变化，膜片连杆使杠杆/挡板（3）与喷嘴（2、1或2、2）的间隙发生变化，产生与偏差相对应的喷嘴背压。可调整气路转换块（7）决定哪个喷嘴工作即决定阀门定位器正反作用。气源供给气动放大器（10）和气源压力调整针阀（9），调整后的气源经比例/增益调整Xp（8）和气路转换块（7）到喷嘴（2、1 或2、2），控制信号或阀位反馈杆（1）变化引起挡板与喷嘴间隙变化，使喷嘴背压变化并传到气动放大器（10），经放大产生输出信号压力Pst，再经输出气量调整（11）传送到气动执行器，使阀位定位在控制信号要求值。对于直行程控制阀，阀行程是由连接销钉（1、1）传

递给反馈杆（1）的；对于角行程控制阀，是在反馈杆上加一个随动轮，并随安装在执行器传动轴上的凸轮的转动而位移。最终，反馈杆的线性运动被转换为范围弹簧（4）的作用力。若用于双作用执行器，阀门定位器则再装一个反向输出气动放大器，将输出两个相反的输出信号压力（Pst1和Pst2）。可调比例/增益Xp （8）和输出气量调整针阀Q（11）用来优化定位控制。两个调整螺钉（6、1和6、2）用来调整零点和量程。作用方向当气动控制信号（Pe）增加，输出信号压力（Pst）可选择为增加－增加（正作用>>）或增加－减小（反作用<>）。作用方向由气路转换块（7）的位置决定，并有相应标记。可在现场调整改变作用方向。

电液比例技术复习题

液压课程复习 1. 比例阀、伺服比例阀、伺服阀的性能及应用特点；P2,P228 1. 比例阀：其主要缺陷，由于比例阀不可避免的存在死区，因此它不能很好的用于位置、力控制闭环。但是能进行电控，能满足70%工业用户要求的动态响应特性，因此能得到广泛的使用。因此，比例阀一般多用于开环控制，其控制较伺服阀要灵活，控制精度要低，频响较低，最高才几十赫兹。 2伺服阀：伺服阀要求加工精度高，油液需要精过滤，因此价格比较昂贵，但是它的动态性能是所有液压阀中最高的，其阀口多为零遮盖的，且无零位死区，控制精度较高，频响较高。因此，伺服阀一般用于闭环系统，且工作在零位附近。 3伺服比例阀：伺服比例阀的性能介于伺服阀和比例阀之间，其最重要的特征之一是，阀口为零遮盖，无零位死区，解决了位置、压力等要求无零位死区的闭环控制系统中的应用。采用比例电磁铁作为电机械转换器，可用于各类闭环系统，频响较一般比例阀为高，可靠性比伺服阀高。 2. 比例放大器的颔振、零位（死区）跳跃、缓冲功能及作用；P50 ,P45,P44 1.颤振：颤振信号是指叠加在直流控制信号中的高频（50— 100HZ）小振幅交流信号，用于减小摩擦力及磁滞所造成的滞环，并有利于消除卡涩现象。 2.零位（死区）跳跃：零位跳跃信号是由阶跃函数发生器发出的，该信号发出后经放大，可以给比例电磁铁一个阶跃电流，使比例阀阀芯迅速越过零位死区，即削弱或排除比例阀阀芯正遮盖的影响，适应零区控制特性的要求。死区补偿：输入电压大于+-0.1V时用补偿环节加大放大器输出（如1.3V）将（+-20% 总位移）正遮盖（零位死区）的影响减少到最低程度。 3.缓冲：缓冲信号以一个设定值阶跃作为输入信号，斜坡信号发生器产生一个缓慢上升或者下降的输出信号，输出信号的变化速率可以通过电位器调节，以实现被控系统或运动速度等无冲击过渡，满足系统控制的缓冲要求。将设定值的阶跃输入转化成精确可控的斜坡输出，使压力变化或者加减速过程平缓，减少冲击。 3. 比例放大器PWM的功率放大原理； P53,原理简图+文字说明 4. 比例调速阀的组成及工作原理；P167 ,P178 比例调速阀由定压式减压阀和电液比例节流阀组成。工作原理：由定差减压阀对节流阀口前后的压力变化进行补偿，使节流阀口压差近似保持为定值，从而实现输入信号对流量的单调控制。比例调速阀的工作原理与一般的调速阀相似，调速阀进口压力p1由溢流阀调整，基本上保持恒定。调速阀的出口压力由活塞上的负载决定。所以当负载增大时，作用在减压阀芯左端的液压力增大，阀芯右移，减压口加大，压降减小，从而使节流阀的压差保持不变，反之亦然。这样就使通过调速阀的流量恒定不变，活塞运动的速度稳定，不受负载变化的影响。而比例电磁铁和放大器则可以调节流量，从而根据需要调节速度大小。 5. 先导液压桥路（液压半桥）分析；P111,P101 先导液压半桥多用于液压控制期间的先导控制油路，它是由液阻构成的无源网络，因此需要外部压力源供油。就半桥本身构成而言，可归纳为以下几点：